ISO 7726:1998
(Main)Ergonomics of the thermal environment — Instruments for measuring physical quantities
Ergonomics of the thermal environment — Instruments for measuring physical quantities
Ergonomie des ambiances thermiques — Appareils de mesure des grandeurs physiques
La présente Norme internationale spécifie les caractéristiques minimales des appareils de mesure des grandeurs physiques d'une ambiance, ainsi que les méthodes de mesure des grandeurs physiques de cette ambiance. Elle n'a pas pour but de définir un indice global de confort ou de contrainte thermique, mais simplement de normaliser la prise des informations devant conduire à de tels indices. D'autres Normes internationales précisent les méthodes permettant d'exploiter les informations recueillies conformément à la présente norme. La présente Norme internationale pourra servir de référence pour la constitution a) d'un cahier des charges pour les constructeurs et les utilisateurs d'appareils de mesure des grandeurs physiques de l'environnement; b) d'un document contractuel entre deux parties pour la mesure de ces grandeurs. Elle s'applique à l'influence des ambiances chaudes, confortables ou froides sur les personnes.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 7726
Second edition
1998-11-01
Ergonomics of the thermal environment —
Instruments for measuring physical
quantities
Ergonomie des ambiances thermiques — Appareils de mesure des
grandeurs physiques
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Reference number
ISO 7726:1998(E)
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Contents
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1 Scope. 1
2 Normative reference . 1
3 General . 1
4 Measuring instruments . 2
5 Specifications relating to measuring methods . 5
Annex A Measurement of air temperature. 12
Measurement of the mean radiant temperature.
Annex B 14
Annex C Measurement of plane radiant temperature . 28
Measurement of the absolute humidity of the air .
Annex D 35
Annex E Measurement of air velocity. 45
Annex F Measurement of surface temperature . 48
Annex G Measurement of operative temperature. 49
Annex H Bibliography. 51
© ISO 1998
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced
or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and
microfilm, without permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
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Internet iso@iso.ch
Printed in Switzerland
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ISO 7726:1998(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of
preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which
a technical committee has been established has the right to be represented
on that committee. International organizations, governmental and non-
governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard ISO 7726 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 159, Ergonomics, Subcommittee SC 5, Ergonomics of the physical
environment.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 7726:1985),
of which it constitutes a technical revision.
Annexes A to H of this International Standard are for information only.
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Introduction
This document is one of a series of International Standards intended for
use in the study of thermal environments.
This series of International Standards deals in particular with
— the finalization of definitions for the terms to be used in the methods of
measurement, testing or interpretation, taking into account standards
already in existence or in the process of being drafted;
— the laying down of specifications relating to the methods for measuring
the physical quantities which characterize thermal environments;
— the selection of one or more methods for interpreting the parameters;
— the specification of recommended values or limits of exposure for the
thermal environments coming within the comfort range and for extreme
environments (both hot and cold);
— the specification of methods for measuring the efficiency of devices or
processes for personal or collective protection from heat or cold.
Any measuring instrument which achieves the accuracy indicated in this
International Standard, or even better improves on, may be used.
The description or listing of certain instruments in the annexes can only
signify that they are "recommended", since characteristics of these
instruments may vary according to the measuring principle, their
construction and the way in which they are used. It is up to users to
compare the quality of the instruments available on the market at any given
moment and to check that they conform to the specifications contained in
this International Standard.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO ISO 7726:1998(E)
Ergonomics of the thermal environment — Instruments for
measuring physical quantities
1 Scope
This International Standard specifies the minimum characteristics of instruments for measuring physical quantities
characterizing an environment as well as the methods for measuring the physical quantities of this environment.
It does not aim to define an overall index of comfort or thermal stress but simply to standardize the process of
recording information leading to the determination of such indices. Other International Standards give details of the
methods making use of the information obtained in accordance with this standard.
This International Standard is used as a reference when establishing
a) specifications for manufacturers and users of instruments for measuring the physical quantities of the
environment;
b) a written contract between two parties for the measurement of these quantities.
It applies to the influence of hot, moderate, comfortable or cold environments on people.
2 Normative reference
The following standard contains provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this
International Standard. At the time of publication, the edition indicated was valid. All standards are subject to
revision, and parties to agreements based on this International Standard are encouraged to investigate the
possibility of applying the most recent edition of the standard indicated below. Members of ISO and IEC maintain
registers of currently valid International Standards.
ISO 7730:1994, Moderate thermal environments — Determination of the PMV and PPD indices and specification of
the conditions for thermal comfort.
3 General
3.1 Comfort standard and stress standard
The specifications and methods contained in this International Standard have been divided into two classes
according to the extent of the thermal annoyance to be assessed.
The type C specifications and methods relate to measurements carried out in moderate environments approaching
comfort conditions (comfort standard).
The type S specifications and methods relate to measurements carried out in environments subject to a greater
thermal stress or even environments of extreme thermal stress (heat stress standard).
The specifications and methods described for each of these classes have been determined bearing in mind the
practical possibilities of in situ measurements and the performances of measuring instruments available at present.
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3.2 Physical quantities characterizing the environment
3.2.1 Introduction
The determination of overall indices of comfort or thermal stress requires knowledge of physical quantities
connected with the environment. These quantities can be divided into two categories according to their degree of
dependence on the environment.
3.2.2 Basic physical quantities
Each of the basic physical quantities characterizes one of the factors of the environment independently of the
others. They are often used to define the indices of comfort or thermal stress based on the rationalization of the
establishment of the thermal balance of a person placed in a given thermal environment. These quantities are as
follows:
a) air temperature, expressed in kelvins ( ) or in degrees Celsius ( );
T t
a a
b) mean radiant temperature expressed in kelvins T , or in degrees Celsius t plane radiant temperature
() ()
r r
expressed in kelvins (T ) or in degrees Celsius (t ) direct radiation expressed in watts per square metre;
pr pr
c) absolute humidity of the air, expressed by partial vapour pressure (p ) in kilopascals;
a
d) air velocity (V ), expressed in metres per second;
a
e) surface temperature, expressed in kelvins (T ), or in degrees Celsius (t ).
s s
The connections between these quantities and the various gains and losses of heat in relation to the human body
are shown in table 1. Table 1 also gives four other quantities which, because they are usually estimated from data
tables rather than measured, are not included in the remainder of this International Standard.
NOTE — The concept of mean radiant temperature allows the study of radiative exchanges between man and his
environment. It presupposes that the effects on man of the actual environment which is generally heterogeneous and the virtual
environment which is defined as homogeneous are identical. When this hypothesis is not valid, in particular in the case of
asymmetric radiation, the radiation exchanges arising from thermally different regions and the extent of their effect on man
should also be assessed using the concept of plane radiant temperature.
3.2.3 Derived physical quantities
The derived physical quantities characterize a group of factors of the environment, weighted according to the
characteristics of the sensors used. They are often used to define an empirical index of comfort or thermal stress
without having recourse to a rational method based on estimates of the various forms of heat exchanges between
the human body and the thermal environments, and of the resulting thermal balance and physiological strain. Some
derived quantities are described in the specific standards as they apply and where measuring requirements are
included.
4 Measuring instruments
4.1 Measured quantities
4.1.1 The air temperature is the temperature of the air around the human body (see annex A).
4.1.2 The mean radiant temperature is the uniform temperature of an imaginary enclosure in which radiant heat
transfer from the human body is equal to the radiant heat transfer in the actual non-uniform enclosure.
The mean radiant temperature can be measured by instruments which allow the generally heterogeneous radiation
from the walls of an actual enclosure to be "integrated" into a mean value (see annex B).
The black globe thermometer is a device frequently used in order to derive an approximate value of the mean
radiant temperature from the observed simultaneous values of the globe temperature, t , and the temperature and
g
the velocity of the air surrounding the globe.
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The accuracy of measurement of the mean radiant temperature obtained using this appliance varies considerably
according to the type of environment being considered and the accuracy of measurement of the temperatures of the
globe and the air and the velocity of the air. The actual measuring accuracy shall be indicated wherever it exceeds
the tolerances specified in this International Standard.
The mean radiant temperature is defined in relation to the human body. The spherical shape of the globe
thermometer can give a reasonable approximation of the shape of the body in the case of a seated person. An
ellipsoid-shaped sensor gives a closer approximation to the human shape both in the upright position and the
seated position.
The mean radiant temperature can also be calculated from measured values of the temperature of the surrounding
walls and the size of these walls and their position in relation to a person (calculation of geometrical shape factors).
(See annex B.)
The mean radiant temperature may also be estimated for the plane radiant temperature in six opposite directions
weighted according to the projected area factors for a person. Similarly, it can be estimated from the measurement
of the radiant flux from different directions.
Any other measuring device or calculation method which allows the mean radiant temperature to be determined
with the accuracy specified in the following subclauses may be used.
4.1.3 The plane radiant temperature is the uniform temperature of an enclosure where the radiance on one side of
a small plane element is the same as in the non-uniform actual environment.
The so-called "net" radiometer is an instrument which is often used to measure this quantity (see annex C). With
this it is possible to determine the plane radiant temperature from the net radiation exchanged between the
environment and the surface element and the surface temperature of the radiometer.
A radiometer with a sensor consisting of a reflective disc (polished) and an absorbent disc (painted black) can also
be used.
The plane radiant temperature can also be calculated from the surface temperatures of the environment and the
shape factors between the surfaces and the plane element (see annex C).
The radiant temperature asymmetry is the difference between the plane radiant temperature of the two opposite
sides of a small plane element (see definition of the plane radiant temperature).
The concept of radiant temperature asymmetry is used when the mean radiant temperature does not completely
describe the radiative environment, for instance when the radiation is coming from opposite parts of the space with
appreciable thermal heterogeneities.
The asymmetric radiant field is defined in relation to the position of the plane element used as a reference. It is,
however, necessary to specify exactly the position of the latter by means of the direction of the normal to this
element.
The radiant temperature asymmetry is measured or calculated from the measured value of the plane radiant
temperature in the two opposing directions.
Any other device or method which allows the radiant temperature asymmetry or the plane radiant temperature to be
measured or calculated with the same accuracy as indicated below may be used.
4.1.4 The absolute humidity of the air characterizes any quantity related to the actual amount of water vapour
contained in the air as opposed to quantities such as the relative humidity or the saturation level, which gives the
amount of water vapour in the air in relation to the maximum amount that it can contain at a given temperature and
pressure.
With regard to exchanges by evaporation between a person and the environment, it is the absolute humidity of the
air which shall be taken into account. This is often expressed in the form of partial pressure of water vapour.
The partial pressure of water vapour of a mixture of humid air is the pressure which the water vapour contained in
this mixture would exert if it alone occupied the volume occupied by the humid air at the same temperature.
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The absolute humidity can be determined directly (dew-point instruments, electrolytic instruments) or indirectly by
the measurement of several quantities simultaneously (relative humidity and temperature of the air; psychrometric
wet temperature and temperature of the air) (see annex D).
The psychrometer is an appliance which is frequently used for measuring humidity. It allows the absolute humidity
of the air to be determined from a measured value of the air temperature (t ) and the psychometric wet temperature
a
(t ). The accuracy of measurement is likely to be in accordance with the specifications of this International Standard
w
only if the appliance is well designed and the precautions to be taken during use closely adhered to.
Any device which allows the absolute humidity of the air to be measured with the accuracy indicated in the following
subclauses may be used.
4.1.5 The air velocity is a quantity defined by its magnitude and direction. The quantity to be considered in the
case of thermal environments is the speed of the air, i.e. the magnitude of the velocity vector of the flow at the
measuring point considered (see annex E).
The air velocity, V , at any point in a space fluctuates with time and it is recommended that the velocity fluctuations
a
be recorded. An air flow can be described by the mean velocity, V , which is defined as the average of the velocity
a
over an interval of time (measuring period) and by the standard deviation of the velocity, SD, given by the equation:
n
2
1
SD = V - V
()aa
�
i
n -1
i =
1
where
V is the velocity at the time "i" of the measuring period.
a
i
The turbulence intensity, TU, of the airflow is defined as the standard deviation divided by the mean velocity and is
usually expressed in percent,
SD
TU=· 100
V
a
Surface temperature is the temperature of a given surface. This is used to evaluate the radiant heat
4.1.6
exchange between the human body by means of the mean radiant and/or the plane radiant temperature. It is also
used to evaluate the effect of direct contact between the body and a given surface. The surface temperature can be
measured by the method given in annex F, including:
— contact thermometer, where the sensor is in direct contact with the surface. The sensor may change the heat
flow at the measuring point and then influence the result.
— infrared sensor, where the radiant heat flux from the surface is measured and converted to a temperature. This
may be influenced by the emissivity of surface.
4.2 Characteristics of measuring instruments
4.2.1 Characteristics of instruments for measuring the basic quantities
The measuring ranges, measuring accuracy and 90 % response times of the sensors for each of the basic
quantities are summarized in table 2. These characteristics shall be considered to be minimum requirements.
According to needs and technical manufacturing possibilities, it is always possible to specify more exact
characteristics. Thus, for certain quantities, very precise thermal stress measurements may require the use of
appliances with measuring ranges in class S and accuracy of class C.
For the purposes of this International Standard, the time constant of a sensor is considered to be numerically equal
to the time taken for the output of the sensor, in response to a step change in the environmental quantity being
measured, to reach 63 % of its final change in steady-state value without overshoot. The response time, which is in
practice the time after which the quantity being measured (for example: temperature of the thermometer) can be
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considered to be sufficiently close to the exact figure for the quantity to be measured (for example: temperature of
the air), can be calculated from the time constant. A 90 % response time is achieved after a period equal to 2,3
times the time constant. It is necessary to wait, as a minimum, for a time equivalent to the response time before a
measurement is taken.
As the time constant and hence the response time of a sensor does not depend solely on the sensor (mass, surface
area, presence of a protective shield) but also on the environment, and hence on factors connected with a given
measurement (air velocity, radiation, etc.), it is necessary to indicate the conditions under which these values were
obtained. The standard environmental conditions are specified in table 3 (classes C and S). They shall be used as a
reference except where this contradicts the principle for measuring the quantities under consideration.
In addition, the accuracy of measurement for air temperatures, mean radiant temperature, radiant temperature
asymmetry, air velocity and humidity also depends on the effect of other quantities. Consequently, the accuracy
specified in table 2 shall be achieved for the environmental conditions specified in the table.
4.2.2 Characteristics of integrating types of measuring instruments
Any measuring instrument integrating the measurement of several variables shall have a measuring interval, a
response time and an accuracy equal to or better than those of the corresponding individual variables.
5 Specifications relating to measuring methods
5.1 General
The methods for measuring the physical characteristics of the environment shall take account of the fact that these
characteristics vary in location and time.
The thermal environment may vary with the horizontal location, and then account has to be taken of how long a time
a person is working at the different locations. The environment may also vary in the vertical direction, as shown in
5.2.
5.2 Specifications relating to variations in the physical quantities within the space surrounding
the subject
An environment may be considered to be "homogeneous" from the bio-climatical point of view if, at a given moment,
air temperature, radiation, air velocity and humidity can be considered to be practically uniform around the subject,
i.e. when the deviations between each of these quantities and their mean spatial value calculated as a mean of the
locations does not exceed the values obtained by multiplying the required measuring accuracy from table 2 by the
corresponding factor X listed in table 4. This condition is frequently met in the case of air temperature, air velocity
and humidity, but more rarely in the case of radiation.
When the environment is too heterogeneous, the physical quantities shall be measured at several locations at or
around the subject and account taken of the partial results obtained in order to determine the mean value of the
quantities to be considered in assessing the comfort or the thermal stress. Previous analyses of the thermal stress
of the work places being studied or of work places of a similar type may provide information which is of interest in
determining whether certain of the quantities are distributed in a homogeneous way. It is usual in the case of poorly
defined rooms or work places to consider only a limited zone of occupancy where the criteria of comfort or thermal
stress shall be respected. In case of dispute in the interpretation of data, measurements carried out presuming the
environment to be heterogeneous shall be used as a reference.
Table 5 shows the heights to be used for measuring the basic quantities and the weighting coefficients to be used
for calculating the mean values for these quantities according to the type of environment considered and the class
of measurement specifications.
The heights to be used for the derived quantities shall preferably be chosen in conformity with the information
supplied in table 5. Plane radiant temperature, mean radiant temperature and absolute humidity are normally only
measured at the centre height. Reference, however, shall be made to the general standard which defines the stress
indices or thermal comfort indices and which takes precedence over this International Standard.
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The different sensors shall be placed at the heights indicated in table 5 where the person normally carries out his
activity. When it is impossible to interrupt the activity in progress, it is necessary to place the sensors in positions
such as that the thermal exchanges are more or less identical to those to which the person is exposed (this
measurement detail shall be mentioned in the results).
5.3 Specifications relating to the variations in the physical quantities with time
The physical quantities in the space surrounding the person can change as a function of time, for the following two
reasons:
a) for a given activity, the quantities can vary as a function of external incidents such as those which accompany a
manufacturing process in the case of an industrial activity;
b) the quantities can also vary as a result of the movements of the person in different environments (for example,
a warm environment close to a machine and a comfortable rest environment).
An environment is said to be stationary in relation to the subject when the physical quantities used to describe the
level of exposure are practically independent of the time, i.e. for instance when the fluctuations in these parameters
in relation to their mean temporal value do not exceed the values obtained by multiplying the required measuring
accuracy from table 2 by the corresponding factor X listed in table 4.
It should be noted that the other quantities used to describe the level of exposure to heat (metabolism, energy
efficiency, insulation of clothing) can also depend on time.
When an environment cannot be considered as stationary in relation to the subject, note should be taken of the
main variations in its physical quantities as a function of time (this information will be used in other standards in this
series in order to determine an overall comfort or thermal stress index). The measuring time and interpretation of
the data will depend on which comfort or thermal stress index is being used. This information shall be found by
reference to the appropriate standards.
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Table 3 — Standard environmental conditions for the determination of time constants of sensors
Quantities
of the
standard
environment
V
a
Measurement t p
t
a a
r
of the
response time
of sensors for
Air temperature = t Any , 0,15 m/s
a
Mean radiant temperature = t Any , 0,15 m/s
r
Absolute humidity = 20 °C = t To be specified according to the
a
measuring method
Air velocity = 20 °C = t Any
a
Plane radiant temperature = 20 °C = t Any , 0,15 m/s
a
Surface temperature = 20 °C = t Any , 0,15 m/s
a
Table 4 — Criteria for a homogeneous and steady-state environment
Class C (comfort) Class S (thermal stress)
Quantity
Factor X Factor X
Air temperature 3 4
Mean radiant temperature 2 2
Radiant temperature asymmetry 2 3
Mean air velocity 2 3
Vapour pressure 2 3
NOTE — Deviation between each individual quantity and their mean value shall be less than that obtained by multiplying
the required measuring accuracy (table 2) by the appropriate factor from this table.
X
Table 5 — Measuring heights for the physical quantities of an environment
Weighting coefficients for measurements for calculation mean Recommended heights
values (for guidance only)
Locations of the
sensors
Homogeneous environment Heterogeneous environment
Sitting Standing
Class C Class S Class C Class S
Head level 1 1 1,1 m 1,7 m
Abdomen level 1112 0,6 m 1,1 m
Ankle level 1 1 0,1 m 0,1 m
11
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Annex A
(informative)
Measurement of air temperature
A.1 Introduction
The air temperature shall be taken into account when determining heat transfer by convection at the level of the
person. The measurement of this quantity, while often considered simple, can in fact lead to considerable errors if a
number of precautions are not taken.
A.2 Principle for measuring a temperature
Temperature is obtained by measuring physical quantities which are its continuous functions: lengths of solids,
volumes of liquids, electrical resistance, electromotive force.
Whatever the physical quantity measured, a sensor can only measure the temperature at which it finds itself and
this temperature may differ from the temperature of the fluid (air for instance) to be measured.
A.3 Precautions to be taken when using a temperature probe
A.3.1 Reduction of the effect of radiation
Care should be taken to prevent the probe from being subjected to radiation from neighbouring heat sources as the
temperature measured in such a case would not be the actual temperature of the air but a temperature intermediate
between the air temperature, and the mean radiant temperature.
Various means of reducing the effect of radiation on the probe are available, such as the following:
a) Reduction of the emission factor of the sensor, by the use of a polished sensor when the latter is made of metal
or a sensor covered with a reflective paint when it is of the insulating type.
b) Reduction in the difference in temperature between the sensor and the adjacent walls. Since it is not possible to
modify the temperature of the walls of the enclosure, one or more reflective screens are used, arranged
between the sensor and the enclosure. Thus the sensor "views" a wall, the temperature of which gradually
approaches that of the sensor as the number of screens increases. This method of protecting the sensor is
effective and easy to install.
The screens can in practice be made from thin (0,1 mm or 0,2 mm) sheets of reflective metal (for example
aluminium). When the screens are used on their own, i.e. without forced ventilation, the inner screen shall be
separated from the sensor by an air space large enough to allow air to circulate inside by natural convection.
c) Increasing the coefficient of heat transfer by convection, by an increase in the air velocity around the sensor by
forced ventilation (mechanical or electrical ventilator) and by a reduction in the size of the sensor (thermistor,
thermocouple).
Figure A.1 shows the relation between the air velocity, sensor size and relative influence of air and radiant
temperature on an unshielded air temperature sensor. The measured temperature can be expressed as
X,t 1 (1 2 X),t where X is the relative influence of air temperature. Fig
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 7726
Deuxième édition
1998-11-01
Ergonomie des ambiances thermiques —
Appareils de mesure des grandeurs
physiques
Ergonomics of the thermal environment — Instruments for measuring
physical quantities
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Numéro de référence
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Sommaire
Page
1 Domaine d'application. 1
2 Référence normative . 1
3 Généralités . 1
4 Appareils de mesure. 2
5 Spécifications relatives aux méthodes de mesure. 5
Annexe A Mesure de la température de l'air. 12
Annexe B Mesure de la température moyenne de rayonnement . 15
Annexe C Mesure de la température plane de rayonnement . 30
Annexe D Mesure de l'humidité absolue de l'air . 37
Annexe E Mesure de la vitesse de l'air . 47
Annexe F Mesure de la température de surface. 50
Annexe G Mesure de la température opérative . 52
Annexe H Bibliographie. 54
© ISO 1998
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord
écrit de l'éditeur.
Organisation internationale de normalisation
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Internet iso@iso.ch
Imprimé en Suisse
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Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d'organismes nationaux de normalisation (comités membres de
l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales,
en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore
étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en
ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 7726 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 159, Ergonomie, sous-comité SC 5, Ergonomie de l'environnement
physique.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition
(ISO 7726:1985), dont elle constitue une révision technique.
Les annexes A à H de la présente Norme internationale sont données
uniquement à titre d'information.
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ISO 7726:1998(F) ISO
Introduction
Le présent document constitue l'une des Normes internationales d'une
série consacrée à l'étude des ambiances thermiques.
Cette série de Normes internationales vise en particulier
— la mise au point des définitions des termes à utiliser dans les
méthodes de mesure, d'essai et d'interprétation, en tenant compte des
normes existantes ou en cours d'élaboration;
— l'établissement de spécifications relatives aux méthodes de mesure
des grandeurs physiques caractérisant les ambiances thermiques;
— la sélection d'une ou plusieurs méthodes d'interprétation des
paramètres;
— l'établissement de valeurs recommandées ou limites d'exposition aux
ambiances thermiques dans le domaine du confort et des ambiances
extrêmes (chaudes et froides);
— l'établissement de spécifications relatives aux méthodes de mesure de
l'efficacité de dispositifs ou procédés de protection individuels ou
collectifs contre la chaleur ou le froid.
Tout appareil de mesure permettant d'obtenir ou d'améliorer les précisions
indiquées dans la présente Norme internationale peut être utilisé.
La description ou l'énumération de certains appareils dans ces annexes ne
saurait signifier qu'ils sont "recommandés", attendu que les
caractéristiques de ces appareils peuvent varier selon le principe de
mesure, leur construction et la façon dont ils sont utilisés. Il appartient aux
utilisateurs de comparer les qualités des appareils disponibles sur le
marché à un moment donné et de contrôler leur conformité aux
spécifications contenues dans la présente Norme internationale.
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NORME INTERNATIONALE ISO ISO 7726:1998(F)
Ergonomie des ambiances thermiques — Appareils de
mesure des grandeurs physiques
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie les caractéristiques minimales des appareils de mesure des grandeurs
physiques d'une ambiance, ainsi que les méthodes de mesure des grandeurs physiques de cette ambiance.
Elle n'a pas pour but de définir un indice global de confort ou de contrainte thermique, mais simplement de
normaliser la prise des informations devant conduire à de tels indices. D'autres Normes internationales précisent
les méthodes permettant d'exploiter les informations recueillies conformément à la présente norme.
La présente Norme internationale pourra servir de référence pour la constitution
a) d'un cahier des charges pour les constructeurs et les utilisateurs d'appareils de mesure des grandeurs
physiques de l'environnement;
b) d'un document contractuel entre deux parties pour la mesure de ces grandeurs.
Elle s'applique à l'influence des ambiances chaudes, confortables ou froides sur les personnes.
2 Référence normative
La norme suivante contient des dispositions qui, par suite de la référence qui en est faite, constituent des
dispositions valables pour la présente Norme internationale. Au moment de la publication, l'édition indiquée était en
vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des accords fondés sur la présente Norme
internationale sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer l'édition la plus récente de la norme indiquée ci-
après. Les membres de la CEI et de l'ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur à un
moment donné.
ISO 7933:1989, Ambiances thermiques chaudes — Détermination analytique et interprétation de la contrainte
thermique fondées sur le calcul de la sudation requise.
3 Généralités
3.1 Norme confort et norme contrainte
Les spécifications et méthodes contenues dans la présente Norme internationale ont été regroupées en deux
classes en fonction de l'importance de la nuisance thermique à évaluer.
Les spécifications et méthodes du type C se rapportent à des mesures réalisées dans des ambiances modérées
proches du confort (norme confort).
Les spécifications et méthodes du type S se rapportent à des mesures réalisées dans des ambiances
thermiquement plus contraignantes, voire des ambiances de contrainte thermique extrême (norme contrainte
thermique).
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Les spécifications et méthodes décrites pour chacune de ces classes ont été déterminées compte tenu des
possibilités pratiques de mesures in situ et des performances actuelles disponibles à ce jour des appareils de
mesure.
3.2 Grandeurs physiques caractéristiques de l'environnement
3.2.1 Introduction
La détermination d'indices globaux de confort ou de contrainte thermique nécessite la connaissance de grandeurs
physiques liées à l'environnement. Ces grandeurs peuvent être regroupées en deux catégories selon leur degré de
dépendance avec l'environnement.
3.2.2 Grandeurs physiques fondamentales
Les grandeurs physiques fondamentales caractérisent chacune un des facteurs de l'environnement
indépendamment des autres. Elles sont souvent utilisées pour définir des indices de confort ou de contrainte
thermique basés sur l'établissement rationnel du bilan thermique d'une personne placée dans une ambiance
thermique donnée. Ces grandeurs sont les suivantes:
a) température de l'air, exprimée en kelvins (T ) ou en degrés Celsius (t );
a a
b) température moyenne de rayonnement, exprimée en kelvins T ou en degrés Celsius t , température plane
()
()
r r
de rayonnement, exprimée en kelvins (T ) ou en degrés Celsius (t ), rayonnement direct, exprimé en watts
pr pr
par mètre carré;
c) humidité absolue de l'air, exprimée par la pression partielle de vapeur d'eau (p ), en kilopascals;
a
d) vitesse de l'air (V ), exprimée en mètres par seconde;
a
e) température de surface, exprimée en kelvins (T ), ou en degrés Celsius (t ).
s s
Les liaisons entre ces grandeurs et les différents apports et pertes de chaleur du corps humain sont représentées
dans le tableau 1. Le tableau 1 indique également quatre autres grandeurs qui, étant plus souvent estimées à partir
de tables de données que mesurées, ne sont pas introduites dans la suite de la présente Norme internationale.
NOTE — Le concept de température moyenne de rayonnement permet d'étudier les phénomènes d'échange radiatifs entre
l'environnement et l'homme. Il présuppose que les effets sur l'homme de l'environnement réel généralement hétérogène et de
l'environnement virtuel défini comme homogène sont identiques. Lorsque cette hypothèse n'est pas vérifiée, en particulier dans
le cas de rayonnements asymétriques, les échanges radiatifs provenant de régions thermiquement différentes et l'importance
de leurs effets sur l'homme doivent être, de plus, évalués à l'aide du concept de température plane de rayonnement.
3.2.3 Grandeurs physiques dérivées
Les grandeurs physiques dérivées caractérisent un ensemble de facteurs de l'environnement pondérés, en fonction
des caractéristiques des capteurs utilisés. Elles sont souvent utilisées pour définir directement un indice empirique
de confort ou de contrainte thermique sans passer par une méthode rationnelle fondée sur des estimations des
différentes formes d'échanges de chaleur entre le corps humain et les ambiances thermiques, ainsi que du bilan
thermique et de la contrainte physiologique en résultant. Certaines grandeurs dérivées sont décrites dans les
normes spécifiques lorsqu'elles s'appliquent et lorsque des exigences de mesure sont incluses.
4 Appareils de mesure
4.1 Grandeurs mesurées
4.1.1 La température de l'air est la température de l'air autour du corps humain (voir annexe A).
4.1.2 La température moyenne de rayonnement est la température des parois d'une enceinte virtuelle pour
laquelle la température des parois serait uniforme et les échanges par rayonnement entre cette enceinte et l'homme
seraient égaux aux échanges par rayonnement dans l'enceinte réelle.
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La température moyenne de rayonnement peut être mesurée par l'intermédiaire de dispositifs permettant
“d'intégrer” en une valeur moyenne le rayonnement généralement hétérogène issu des parois d'une enceinte réelle
(voir annexe B).
Le thermomètre à globe noir est un appareil de mesure fréquemment utilisé, et permet la détermination approchée
de la température moyenne de rayonnement à partir de la connaissance de la température de globe noir, t , de la
g
température et de la vitesse de l'air autour du globe noir.
La précision de mesure de la température moyenne de rayonnement obtenue avec cet appareil varie dans
d'importantes proportions selon le type d'environnement considéré et la précision de mesure des températures de
globe, de l'air et de la vitesse de l'air. La précision réelle de mesure doit être indiquée à chaque fois que celle-ci
dépasse les tolérances spécifiées par la présente Norme internationale.
La température moyenne de rayonnement est définie en relation avec le corps humain. La forme sphérique du
thermomètre à globe peut donner une approximation raisonnable de la forme du corps dans le cas d'une personne
assise. Un capteur ellipsoïdal approche mieux la forme humaine à la fois pour des personnes debout ou assises.
La température moyenne de rayonnement peut également être calculée à partir de la valeur mesurée de la
température des murs environnants, de la taille de ces murs et de leur emplacement par rapport à une personne
(calcul des facteurs de forme géométriques) (voir annexe B).
Elle peut d'autre part être estimée à partir de la température plane de rayonnement dans six directions opposées,
pondérées en fonction des facteurs d'aire projetée pour une personne. De même, elle peut être estimée à partir de
la mesure du flux de rayonnement provenant de directions différentes.
Tout autre dispositif de mesure ou méthode de calcul permettant de déterminer la température moyenne de
rayonnement avec la précision spécifiée dans les paragraphes ci-dessous peut être utilisé(e).
4.1.3 La température plane de rayonnement est la température uniforme d'une enceinte pour laquelle l'irradiance
sur un côté d'un petit élément plan est la même que dans l'environnement réel non uniforme.
Le radiomètre dit "net" est un appareil souvent utilisé pour mesurer cette grandeur (voir annexe C). Il est alors
possible de déterminer la température plane de rayonnement à partir du rayonnement net échangé entre
l'environnement et l'élément de surface et de la température de surface du radiomètre.
Un radiomètre muni un capteur constitué d'un disque réfléchissant (poli) et d'un disque absorbant (peint en noir)
peut également être utilisé.
La température plane de rayonnement peut aussi être calculée à partir des températures de surface de
l'environnement et des facteurs de forme entre les surfaces et l'élément plan (voir annexe C).
L'asymétrie de température de rayonnement est la différence entre la température plane de rayonnement des deux
faces opposées d'un petit élément plan (voir définition de la température plane de rayonnement).
Le concept d'asymétrie de température de rayonnement est utilisé lorsque la température moyenne de
rayonnement ne décrit pas complètement l'environnement radiatif, par exemple lorsque le rayonnement est issu de
parties opposées de l'espace présentant des hétérogénéités thermiques sensibles.
Le champ rayonnant asymétrique est défini par rapport à la position de l'élément plan servant de référence. Il
convient néanmoins de préciser exactement la position de celui-ci par la direction de la normale à cet élément.
L'asymétrie de température de rayonnement est mesurée ou calculée à partir de la connaissance de la température
plane de rayonnement dans deux directions opposées.
Tout autre dispositif ou méthode permettant la mesure ou le calcul de l'asymétrie de température de rayonnement
ou de la température plane de rayonnement avec la même précision que celle spécifiée ci-après, peut-être
utilisé(e).
4.1.4 L'humidité absolue de l'air caractérise toute grandeur liée à la quantité réelle de vapeur d'eau contenue dans
l'air, par opposition à des grandeurs telles que l'humidité relative ou le degré de saturation qui donnent la quantité
de vapeur d'eau dans l'air, par rapport à la quantité maximale qu'il peut contenir à une température et à une
pression données.
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Sur le plan des échanges par évaporation entre une personne et son environnement, c'est l'humidité absolue de
l'air qui est à prendre en considération. Celle-ci est souvent exprimée sous forme de pression partielle de vapeur
d'eau.
La pression partielle de vapeur d'eau d'un mélange d'air humide est la pression qu'exercerait la vapeur d'eau
contenue dans ce mélange si elle occupait seule le volume qu'occupe l'air humide à la même température.
L'humidité absolue peut être déterminée directement (appareils à condensation, appareils électrolytiques) ou
indirectement par la mesure simultanée de plusieurs grandeurs (humidité relative et température de l'air;
température humide psychrométrique et température de l'air) (voir annexe D).
Le psychromètre est un appareil de mesure de l'humidité fréquemment utilisé. Il permet la détermination de
l'humidité absolue de l'air à partir de la connaissance de la température de l'air (t ) et de la température humide
a
psychrométrique ( ). La précision de mesure n'est conforme aux spécifications incluses dans la présente Norme
t
w
internationale que si l'appareil est bien conçu et que les précautions d'emploi sont strictement respectées.
Tout dispositif permettant de mesurer l'humidité absolue de l'air avec la précision indiquée dans les paragraphes
ci-dessous peut-être utilisé.
4.1.5 La vitesse de l'air est une grandeur définie par son intensité et sa direction. La grandeur à considérer dans le
cas des ambiances thermiques est la vitesse de l'air, c'est-à-dire l'intensité du vecteur vitesse du flux au point de
mesure considéré (voir annexe E).
La vitesse de l'air, V , fluctue en fonction du temps en tout point d'un espace, et il est recommandé d'enregistrer ses
a
fluctuations. Un écoulement d'air peut-être décrit par la vitesse moyenne, V , définie comme la moyenne de la
a
vitesse sur un intervalle de temps (période de mesure), et par l'écart-type de la vitesse, SD, obtenu à l'aide de
l'équation suivante:
n
2
1
SD = V - V
()a a
�
i
n - 1
i = 1
où V est la vitesse à l'instant "i" de la période de mesure.
a
i
L'intensité de turbulence, TU, de l'écoulement d'air est définie comme l'écart-type divisé par la vitesse moyenne et
est généralement exprimée en pourcentage.
SD
TU=· 100
V
a
4.1.6 La température de surface est la température d'une surface donnée. Elle est utilisée pour évaluer l'échange
de chaleur de rayonnement entre le corps humain à l'aide de la température moyenne de rayonnement et/ou la
température plane de rayonnement. Elle est également utilisée pour évaluer l'effet du contact direct entre le corps et
une surface donnée. La température de surface peut être mesurée à l'aide la méthode de l'annexe F, qui nécessite
l'utilisation des appareils suivants:
— un thermomètre de contact, dont le capteur est en contact direct avec la surface. Il est possible que le capteur
modifie le flux thermique au point de mesure et qu'il influence par conséquent le résultat;
— un capteur à infrarouge, lorsqu'il s'agit de mesurer le flux thermique de rayonnement à partir de la surface et de
le convertir en température. Il est possible que les résultats subissent l'influence de l'émissivité de la surface.
4.2 Caractéristiques des appareils de mesure
4.2.1 Caractéristiques des appareils de mesure des grandeurs fondamentales
Les gammes de mesure, la précision des mesures et des temps de réponse à 90 % des capteurs pour chacune des
grandeurs fondamentales sont résumées dans le tableau 2. Ces caractéristiques doivent être considérées comme
des caractéristiques minimales. En fonction des besoins et des possibilités techniques de réalisation, il est toujours
possible de spécifier des caractéristiques plus sévères. Ainsi, pour certaines grandeurs, des mesures très précises
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de contrainte thermique pourront nécessiter l'utilisation d'appareils ayant les gammes de mesure de la classe S et
les précisions de la classe C.
Pour les besoins de la présente Norme internationale, la constante de temps d'un capteur est considérée comme
numériquement égale au temps mis par le capteur, en réponse à une variation en forme d'échelon de la grandeur
mesurée, pour atteindre 63 % de sa variation finale en état stationnaire sans dépassement. Le temps de réponse,
qui est pratiquement le temps au bout duquel on peut considérer la grandeur mesurée (par exemple: température
du thermomètre) comme suffisamment proche de la valeur exacte de la grandeur à mesurer (par exemple:
température de l'air), peut-être calculé à partir de la constante de temps. Un temps de réponse à 90 % est atteint au
bout d'un temps égal à 2,3 fois la constante de temps. Il est nécessaire d'attendre au minimum pendant une durée
équivalente au temps de réponse avant qu'une mesure ne soit prise.
La constante de temps et donc le temps de réponse d'un capteur ne dépendant pas seulement du capteur (masse,
surface, présence d'une gaine protectrice) mais également de l'environnement, et donc de facteurs liés à une
mesure donnée (vitesse de l'air, rayonnement, etc.), il convient d'indiquer les conditions dans lesquelles ces valeurs
ont été obtenues. Les conditions d'environnement de référence sont précisées dans le tableau 3 (classes C et S).
Elles doivent servir de référence excepté en cas de contradiction avec le principe de mesure de la grandeur
considérée.
De plus, les précisions de la mesure de la températures de l'air, de la température moyenne de rayonnement, de
l'asymétrie de la température de rayonnement, de la vitesse de l'air et de l'humidité dépendent également de
l'influence des autres grandeurs. Par conséquent, les précisions spécifiées dans le tableau 2 doivent être obtenues
pour les conditions environnementales précisées entre parenthèses dans ce tableau.
4.2.2 Caractéristiques des appareils de mesure du type intégrant
Tout instrument de mesure intégrant la mesure de plusieurs variables doit posséder un intervalle de mesure, un
temps de réponse et une précision égaux ou supérieurs à ceux des variables correspondantes.
5 Spécifications relatives aux méthodes de mesure
5.1 Généralités
Les méthodes de mesure des grandeurs physiques de l'environnement doivent tenir compte du fait que ces
grandeurs varient dans l'espace et dans le temps.
L'ambiance thermique peut varier en position horizontale, et il faut alors tenir compte de la durée de travail d'une
personne à différents endroits. Elle peut également varier en position verticale, comme montré en 5.2.
5.2 Spécifications relatives aux variations des grandeurs physiques dans l'espace entourant le
sujet
Une ambiance peut être considérée comme «homogène» sur le plan bioclimatique si, à un instant donné, la
température de l'air, le rayonnement, la vitesse de l'air et l'humidité peuvent être considérés comme pratiquement
uniformes autour du sujet, c'est-à-dire, par exemple, lorsque les écarts entre chacune de ces grandeurs et leur
valeur moyenne spatiale calculée comme moyenne des emplacements n'excèdent pas les valeurs obtenues en
multipliant la précision de mesure requise du tableau 2 par le facteur X correspondant indiqué au tableau 4. Cette
condition est assez souvent satisfaite pour la température de l'air, la vitesse de l'air et l'humidité, mais plus rarement
pour le rayonnement.
Lorsque l'hétérogénéité de l'ambiance est trop importante, il convient de mesurer les grandeurs physiques en
plusieurs endroits, à la place ou autour du sujet et de tenir compte des résultats partiels obtenus pour déterminer la
valeur moyenne des grandeurs à considérer pour l'estimation du confort ou de la contrainte thermique. Des
analyses antérieures de la contrainte thermique aux postes de travail étudiés, ou à des postes de travail d'un type
voisin, peuvent fournir des informations intéressantes pour déterminer si certaines valeurs sont distribuées de façon
homogène. Dans les locaux aux postes de travail peu ou mal définis, il est courant de ne considérer qu'une zone
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d'occupation limitée où les critères de confort ou de contrainte thermique doivent être respectés. En cas de
contestation des données, les mesures faites en considérant l'ambiance hétérogène doivent servir de référence.
Le tableau 5 indique les hauteurs de mesure des grandeurs fondamentales à retenir et les coefficients de
pondération à utiliser pour le calcul des valeurs moyennes des grandeurs selon le type d'ambiance considérée et la
classe des spécifications de mesures.
Les hauteurs de mesure des grandeurs dérivées seront de préférence choisis conformément aux indications du
tableau 5. La température plane de rayonnement, la température moyenne de rayonnement et l'humidité absolue se
mesurent normalement uniquement à la hauteur centrale. En tout état de cause, se reporter aux normes qui
définissent les indices de contrainte ou de confort thermique et qui prévalent sur la présente Norme internationale.
Les différents capteurs doivent être placés à l'endroit où l'homme effectue normalement son activité aux hauteurs
indiquées dans le tableau 5. Dans le cas où il est possible d'arrêter l'activité en cours, il convient de placer les
capteurs à des endroits tels que les échanges thermiques soient approximativement identiques à ceux auxquels
l'homme est soumis (cette particularité de mesure doit être mentionnée dans les résultats).
5.3 Spécifications relatives aux variations des grandeurs physiques dans le temps
Les grandeurs physiques dans l'espace entourant l'homme peuvent se modifier en fonction du temps
essentiellement pour les deux raisons suivantes:
a) pour une activité donnée, les grandeurs peuvent varier en fonction d'événements extérieurs tels que ceux
accompagnant un processus de fabrication dans le cas d'une activité industrielle;
b) les grandeurs peuvent également varier par suite des déplacements de l'homme dans différentes ambiances
(par exemple: ambiance chaude près d'une machine et ambiance confortable de repos).
Une ambiance est dite stationnaire par rapport au sujet lorsque les grandeurs physiques utilisées pour décrire le
niveau d'exposition sont pratiquement indépendantes du temps, c'est-à-dire, par exemple, lorsque les fluctuations
de ces grandeurs par rapport à leur valeur moyenne temporelle n'excèdent pas les valeurs obtenues en multipliant
la précision de mesure requise du tableau 2 par le facteur X correspondant indiqué au tableau 4.
Il convient de noter que les autres grandeurs servant à décrire le niveau d'exposition à la chaleur (métabolisme,
rendement énergétique, isolement vestimentaire) peuvent également dépendre du temps.
Dans la mesure où une ambiance ne peut être considérée comme stationnaire par rapport au sujet, il convient de
noter les principales variations de ses grandeurs physiques en fonction du temps (ces informations seront utilisées
dans les autres normes de cette série pour déterminer un indice global de confort ou de contrainte thermique). La
durée de mesure et l'interprétation des données dépendront de l'indice de confort ou de contrainte thermique utilisé.
Ces informations doivent être obtenues à partir des normes appropriées.
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Tableau 3 — Conditions d'environnement de référence pour la détermination des constantes
de temps des capteurs
Grandeurs de
l'environnement
de référence
V
Mesure du t p a
t
a a
r
temps de
réponse des
capteurs
température de l'air = t Quelconque , 0,15 m/s
a
température moyenne de rayonnement = t Quelconque , 0,15 m/s
r
humidité absolue = 20 °C = t À préciser suivant la méthode de
a
mesure
vitesse de l'air = 20 °C = t Quelconque
a
température plane de rayonnement = 20 °C = t Quelconque , 0,15 m/s
a
température de surface = 20 °C = Quelconque 0,15 m/s
t ,
a
Tableau 4 — Critères pour un environnement homogène et en régime permanent
Classe C (confort) Classe S (contrainte thermique)
Quantité
Facteur X Facteur X
Température de l'air 3 4
Température moyenne de rayonnement 2 2
Asymétrie de température de rayonnement 2 3
Vitesse moyenne de l'air 2 3
Pression de vapeur 2 3
NOTE — L'écart entre chaque quantité individuelle et leur valeur moyenne doit être inférieur à celui obtenu en multipliant la
précision de mesure requise (tableau 2) par le facteur X du tableau 4.
Tableau 5 — Hauteurs de mesure des grandeurs physiques d'une ambiance
Hauteur recommandée
Coefficients de pondération des mesures pour le calcul des
(seulement à titre
valeurs moyennes
indicatif)
Position des capteurs
Ambiance homogène Ambiance hétérogène
Assis Debout
Classe C Classe S Classe C Classe S
Niveau tête 1 1 1,1 m 1,7 m
Niveau abdomen 1112 0,6 m 1,1 m
Niveau chevilles 1 1 0,1 m 0,1 m
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Annexe A
(informative)
Mesure de la température de l'air
A.1 Introduction
La température de l'air doit être prise en considération dans la détermination des échanges thermiques par
convection au niveau de la personne. La mesure de cette grandeur, bien que souvent considérée comme simple,
peut en fait conduire à des erreurs importantes si quelques précautions ne sont pas prises.
A.2 Principe de mesure d'une température
La température s'obtient par la mesure de grandeurs physiques qui sont ses fonctions continues: longueur de
solides, volume de liquides, résistance électrique, force électromotrice de contact.
Quelle que soit la grandeur physique mesurée, un capteur peut uniquement mesurer la température à laquelle il se
trouve lui-même, température pouvant différer de la température du fluide (par exemple air) à mesurer.
A.3 Précautions d'emploi d'une sonde de température
A.3.1 Réduction de l'influence du rayonnement
Il convient d'éviter que la sonde ne soit soumise au rayonnement de sources de chaleur voisines, car alors la
température mesurée n'est pas la température réelle de l'air, mais une température intermédiaire entre la
températu
...
Questions, Comments and Discussion
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